p r o j e to e d e s e n v o l v i me n to d e s i s te ma

MATHEUS RAMOS MORGADO

Projeto e desenvolvimento de sistema eletrônico embarcado

para skate da Fábrica do Futuro POLI

São Paulo

2019

1




Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Bacharel em Engenharia

São Paulo

2019

Matheus Morgado

2




Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Área de Concentração: Engenharia de Sistemas Eletrônicos Orientadores: Profa. Dra. Roseli de Deus Lopes Prof. Dr. Eduardo de Senzi Zancul

São Paulo

2019

Matheus Morgado

3

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

Catalogação na publicação

Matheus Morgado

4

AGRADECIMENTOS

À minha mãe e irmã, pelo constante apoio e incentivo nos meus projetos.

À minha companheira, Camila, por me acompanhar nos momentos mais difíceis.

Ao Archisman, Beatriz, Henrique, Lorenna, Lucas, Luiz, Mariana, e todos que

trabalham na Fábrica do Futuro, por colaborarem com sugestões para o projeto.

À Isabella, por indicar fabricantes de circuito impresso para o projeto.

Ao Daniel, por realizar a impressão de peças 3D para o projeto.

Ao Prof. Seabra, pelos conselhos e recomendações durante todo o projeto.

À Profa. Roseli e Prof. Eduardo, por desde 2014 confiarem no meu trabalho e me

proporcionarem a participação em projetos acadêmicos incríveis, além de

trabalharem ativamente por uma educação mais inovadora e conectada com a

realidade da indústria e os problemas da sociedade.

Ao Fundo Patrimonial Amigos da Poli, por investir direta e indiretamente na minha

formação profissional e no desenvolvimento da Fábrica do Futuro.

Matheus Morgado

5

RESUMO

Com o crescente uso de dados no desenvolvimento de produtos, o impacto da

Indústria 4.0 no setor industrial e a implementação de fábricas de ensino em

diversas universidades ao redor do mundo, torna-se evidente a necessidade da

Escola Politécnica da USP se atualizar para acompanhar as inovações de diferentes

áreas. O objetivo principal deste projeto consiste em contribuir no aperfeiçoamento

do produto-exemplo estudado na Fábrica do Futuro POLI, uma fábrica de ensino

inspirada nos conceitos da Indústria 4.0. Foi projetado e implementado um sistema

eletrônico para ser fixado ao skate da fábrica, em que é possível monitorar a

velocidade atingida, a distância percorrida e os movimentos do skate. A

implementação desse sistema foi dividida em dois módulos, um módulo responsável

pelo cálculo de velocidade e distância utilizando um sensor magnético, e um outro

módulo que calcula a posição e orientação do skate utilizando um acelerômetro e

giroscópio. Como resultado, obteve-se um sistema de monitoramento completo com

potencial para contribuir com pesquisas e atividades acadêmicas realizadas na

Fábrica do Futuro POLI.

Palavras-chave: Fábrica de ensino. Indústria 4.0. Sistemas embarcados. Digital twin.

Matheus Morgado

6

ABSTRACT

With the increasing use of data in product development, the impact of Industry 4.0 on

the industrial sector and the implementation of educational factories in several

universities around the world, it becomes evident that "Escola Politécnica - USP"

needs to keep abreast of innovations in different areas. The main objective of this

project is to contribute to the improvement of the product-example studied in "Fábrica

do Futuro POLI", a learning factory inspired by the concepts of Industry 4.0. An

electronic system was designed and implemented to be fixed to the skateboard of the

factory, in which it was possible to monitor the speed reached, the distance traveled

and the movements of the skate. The implementation of this system was divided into

two modules, a module responsible for calculating speed and distance using a

magnetic sensor, and another module that calculates the position and orientation of

the skate using an accelerometer and gyroscope. As a result, a complete monitoring

system with the potential to contribute to research and academic activities carried out

at "Fábrica do Futuro POLI" was obtained.

Keywords: Learning factory. Industry 4.0. Embedded systems. Digital twin.

Matheus Morgado

7

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Projeto de uma fábrica com tecnologias da 4ª Revolução Industrial

13

Figura 2 Contextualização da Fábrica do Futuro POLI 14

Figura 3 Vista explodida de exemplo de motor de skate elétrico 17

Figura 4 Exemplo de sistema elétrico e de controle de skate elétrico 17

Figura 5 Exemplo de aplicativo para skate conectado 18

Figura 6 Árvore de objetivos 19

Figura 7 Principais dimensões do shape de um skate 22

Figura 8 Mercado global de digital twins 24

Figura 9 Módulo A: Representação do Nível 0 29

Figura 10 Módulo B: Representação do Nível 0 30

Figura 11 Módulo A: Representação do Nível 1 31

Figura 12 Módulo B: Representação do Nível 1 32

Figura 13 Planejamento de atividades para 2019 33

Figura 14 Painel de gerenciamento de tarefas 34

Figura 15 Módulo A: Identificação do ímã acoplado na roda 36

Figura 16 Módulo A: Exemplo de funcionamento do teste realizado 37

Figura 17 Módulo B: Simulação da movimentação do skate 38

Figura 18 Esquemas elétricos: Módulo A e Módulo B 39

Figura 19 Layout da PCI: Módulo A e Módulo B 40

Figura 20 PCIs fabricadas: Módulo A (frente) e Módulo B (verso) 41

Figura 21 Módulo A: Banco de dados na nuvem 42

Figura 22 Módulo A: Interface com última medição realizada e led desligado

42

Matheus Morgado

8

Figura 23 Módulo A: Interface com dados históricos e led ligado 43

Figura 24 Módulo B: Interface de visualização 3D e skate físico 44

Figura 25 Módulo B: Variáveis utilizadas para representar a movimentação do skate

44

Figura 26 Módulo B: Interface de monitoramento apresentando Roll, Pitch e Yaw

45

Figura 27 Dimensões do suporte para módulos 45

Figura 28 Visualização 3D do projeto de suporte para módulos 46

Figura 29 Resultado da impressão 3D do suporte para módulos 46

Figura 30 Módulos eletrônicos com componentes soldados e suporte 47

Figura 31 Módulos eletrônicos fixados no skate 47

Figura 32 Visão geral do skate com módulos fixados 48

Figura 33 Módulo de iluminação em funcionamento 48

Figura 34 Skate com módulos em funcionamento 49

Figura 35 Módulo A: Demonstração de funcionamento 50

Figura 36 Módulo A: Visualização do banco de dados durante teste 51

Figura 37 Módulo B: Demonstração de funcionamento 52

Figura 38 Apresentação do projeto em reportagem televisiva 53

Figura 39 Apresentação do projeto em visita técnica 54

Matheus Morgado

9

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Requisitos de marketing 20

Tabela 2 Requisitos de marketing x Requisitos de engenharia 21

Tabela 3 Comparativo de modelos nacionais de skate elétrico 23

Tabela 4 Alternativas de solução x Requisitos de engenharia 25

Tabela 5 Análise de alternativas: Didático 26

Tabela 6 Análise de alternativas: Monitoramento de velocidade e distância

27

Tabela 7 Análise de alternativas: Monitoramento de movimentos 27

Tabela 8 Solução escolhidas x Requisitos de engenharia 28

Tabela 9 Módulo A: Descrição do Nível 0 30

Tabela 10 Módulo B: Descrição do Nível 0 30

Tabela 11 Módulo A: Descrição de custos de componentes 35

Tabela 12 Módulo B: Descrição de custos de componentes 35

Tabela 13 Módulo A: Resultados do teste com protótipo 37

Tabela 14 Módulo A: Resultados do teste com módulo implementado 51

Matheus Morgado

10

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 13

1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROJETO 13

1.2 IDENTIFICAÇÃO DAS NECESSIDADES DO CLIENTE 15

1.3 DECLARAÇÃO DOS OBJETIVOS DO PROJETO 15

1.4 PESQUISA DE LEVANTAMENTO DA SITUAÇÃO 16

1.4.1 Visão geral 16

1.4.2 Tecnologias relevantes 17

1.4.3 Árvore de objetivos 18

2 ESPECIFICAÇÃO DE REQUISITOS 20

2.1 REQUISITOS DE MARKETING 20

2.2 REQUISITOS DE ENGENHARIA 20

2.3 RESTRIÇÕES TÉCNICAS 21

2.4 BENCHMARKING COMPETITIVO 22

2.4.1 Principais dimensões de um skate 22

2.4.2 Mercado nacional de skates elétricos 23

2.4.3 Mercado global de digital twins 24

3 GERAÇÃO DE CONCEITOS 25

3.1 ALTERNATIVAS 25

3.2 AVALIAÇÃO INICIAL 25

3.3 ANÁLISE DE FORÇAS E FRAQUEZAS 25

3.3.1 Didático 26

3.3.2 Monitoramento de velocidade e distância 26

3.3.3 Monitoramento de movimentos 27

3.4 ALTERNATIVAS ESCOLHIDAS 28

4 DECOMPOSIÇÃO FUNCIONAL 29

Matheus Morgado

11

4.1 PROJETO NÍVEL 0 29

4.1.1 Módulo A - Monitoramento de velocidade e distância 29

4.1.2 Módulo B - Monitoramento de movimentos 30

4.2 PROJETO NÍVEL 1 31



5 GERENCIAMENTO DO PROJETO 33

5.1 CRONOGRAMA DE ATIVIDADES 33

5.2 GERENCIAMENTO DE TAREFAS 34

5.3 ORÇAMENTO E COMPRAS 34

6 PROTOTIPAÇÃO 36

6.1 MÓDULO A - MONITORAMENTO DE VELOCIDADE E DISTÂNCIA 36

6.2 MÓDULO B - MONITORAMENTO DE MOVIMENTOS 38

7 IMPLEMENTAÇÃO 39

7.1 DESENVOLVIMENTO DE HARDWARE 39

7.1.1 Esquema elétrico 39

7.1.2 Layout de placa de circuito impresso 40

7.1.3 Fabricação de placa de circuito impresso 40

7.2 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE 41



7.3 FABRICAÇÃO DE SUPORTE PARA MÓDULOS 45

7.4 MONTAGEM E FIXAÇÃO DE MÓDULOS 46

8 RESULTADOS 49

8.1 VISÃO GERAL 49

8.2 MÓDULO A - MONITORAMENTO DE VELOCIDADE E DISTÂNCIA 50

8.3 MÓDULO B - MONITORAMENTO DE MOVIMENTOS 52

Matheus Morgado

12

8.4 APRESENTAÇÕES EXCLUSIVAS 53

9 CONSIDERAÇÕES FINAIS 55

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 56

APÊNDICE A - Ranking de Objetivos 58

Matheus Morgado

13

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO DO PROJETO

O presente trabalho está inserido no âmbito da Fábrica do Futuro POLI, um

novo laboratório didático coordenado pelo curso de Engenharia de Produção, que

aplica o conceito de indústria 4.0 em um ambiente de ensino e pesquisa (NAOE,

2016), onde estudantes de diferentes cursos de engenharia podem entender como

as tecnologias da chamada Quarta Revolução Industrial (LASI et al., 2014) podem

ser utilizadas na indústria.

Figura 1 - Projeto de uma fábrica com tecnologias da 4ª Revolução Industrial

Fonte: CB INSIGHTS, 2018.

A concepção desse laboratório de ensino segue uma tendência já observada

em diferentes países e escolas de engenharia (WAGNER et al., 2012). Além disso, a

implementação de uma fábrica de aprendizagem se baseia em três princípios: aulas

expositivas não são o suficiente para o aprendizado; estudantes se beneficiam de

experiências interativas hands-on; e a participação em conjunto e integrada de

alunos, faculdade e indústria no processo de aprendizagem, gera benefícios

tangíveis para todos os envolvidos (LAMANCUSA et al., 2008).

14

Figura 2 - Contextualização da Fábrica do Futuro POLI

Fonte: Elaborado pelo autor.

Desde a sua concepção em 2015, a Fábrica do Futuro POLI tem sido objeto

de estudo para diversos estudantes de graduação e pós-graduação, principalmente

do curso de Engenharia de Produção. Descreve-se, a seguir, o conteúdo de três

trabalhos de formatura realizados no âmbito da Fábrica do Futuro POLI, relevantes e

relacionados a este trabalho.

O primeiro trabalho foi responsável por definir o escopo da fábrica e mapear a

infraestrutura necessária para implementação. Após um extenso estudo de

iniciativas relacionadas, recomenda que todos os processos deveriam ser guiados

por um produto-exemplo, sendo sugerido como produto representante uma bicicleta

(SILVA, 2015).

Já no trabalho subsequente, após uma revisão do projeto de concepção da

fábrica e da escolha do produto-exemplo, recomenda utilizar o skate como

produto-exemplo, tendo como referência os seguintes critérios: variedade de

materiais e processos produtivos; simplicidade da estrutura e de seus componentes;

possibilidade de incorporar serviços agregados; e facilidade em realizar uma

produção customizada (NAKANO, 2016). Além disso, o trabalho também detalha os

componentes que fariam parte da fábrica e estabelece um foco maior na montagem

do skate e não na produção de peças para o skate (CHENG, 2016).

Por fim, o terceiro e mais recente trabalho relacionado à Fábrica do Futuro

POLI, detalha a implementação de uma versão inicial do laboratório de ensino,

descrevendo com detalhes os demonstradores para o ensino de tecnologias

15

relacionadas à indústria 4.0. Em relação ao produto-exemplo, o autor sugere que o

skate tivesse uma caixa de conectividade acoplada à sua estrutura para possibilitar o

skate se conectar à internet e transmitir informações como distância percorrida e

nível de desgaste das rodas (GUIMARÃES, 2017).

1.2 IDENTIFICAÇÃO DAS NECESSIDADES DO CLIENTE

A partir da análise dos trabalhos anteriores sobre a Fábrica do Futuro POLI e

de entrevistas com os atuais responsáveis pelo laboratório, foi identificado que o

produto-exemplo, em suas condições no momento do início deste trabalho, ainda era

muito simples e não possuía nenhum tipo de conectividade ou sensoriamento, o que

impossibilitava a criação de um modelo digital do skate que conseguisse representar

o produto físico real.

Considerando as limitações funcionais do produto-exemplo naquele momento

e que o desenvolvimento de um digital twin promoveria uma integração ciber-física

da manufatura (QI; TAO, 2018) na Fábrica do Futuro POLI, foi identificada a

necessidade do projeto e desenvolvimento de um sistema eletrônico embarcado

para obter dados do skate, a fim de possibilitar futuras pesquisas e análises com os

dados obtidos.

1.3 DECLARAÇÃO DOS OBJETIVOS DO PROJETO

O objetivo deste projeto foi desenvolver um sistema eletrônico para ser

acoplado ao skate da Fábrica do Futuro POLI, permitindo a aquisição de dados que

serão utilizados inicialmente para aprimorar o modelo digital do produto-exemplo,

podendo futuramente possibilitar análises de dados mais complexas como o estudo

do comportamento do usuário com o skate e a previsão da manutenção do skate.

O sistema possibilitará ao estudante que visitar a Fábrica do Futuro POLI

interagir com o skate em tempo real e obter dados como velocidade atingida e

distância percorrida, além de permitir que o professor desenvolva atividades

didáticas práticas e discuta sobre as tecnologias embarcadas no skate.

16

Espera-se que este projeto sirva como base para novos trabalhos de

formatura e que sirva de exemplo e contribua para uma maior integração de

atividades da Fábrica do Futuro POLI com outros espaços e laboratórios da

POLI-USP focados em inovação (InovaLab@Poli), empreendedorismo (Núcleo de

Empreendedorismo da USP) e tecnologias móveis (Samsung OCEAN USP).

1.4 PESQUISA DE LEVANTAMENTO DA SITUAÇÃO

1.4.1 Visão geral

Os desafios relacionados à mobilidade urbana têm sido pauta para o

desenvolvimento de políticas públicas, projetos acadêmicos de pesquisa e modelos

de negócio inovadores relacionados ao conceito de servitização (BAINES et al.,

2007).

No Brasil, a mais recente empresa que decidiu entrar no mercado de

mobilidade chama-se Yellow, uma startup que oferece como serviço o

compartilhamento de bicicletas e patinetes elétricos. Apesar de ser uma solução

nova no Brasil, esse mesmo modelo já foi testado e replicado em diversos países

como China, Estados Unidos e França (BARIFOUSE, 2018).

Além de bicicletas e patinetes elétricos, os skates elétricos também estão

sendo utilizados, principalmente no chamado first mile/last mile – trajetos curtos

antes e depois de usar transporte público.

Diversas empresas têm se destacado no mercado de skates elétricos, mas

uma em especial está atraindo altos investimentos: a Inboard Technology. Após

arrecadar mais de 400 mil dólares numa plataforma de crowdfunding, a empresa,

que se diferencia por integrar a bateria e toda o circuito eletrônico ao shape do

skate, recebeu na sua última rodada de investimentos cerca de 8 milhões de dólares

(SHIEBER, 2017).

Visto que o esporte skateboarding será uma nova modalidade nos próximos

jogos olímpicos, em 2020, existe um potencial crescimento de atletas profissionais

nos próximos anos, assim como o surgimento de dispositivos que consigam

17

monitorar as manobras realizadas pelo skatista e de empresas que ofereçam

serviços a fim de colaborar com a preparação de atletas para competições.

1.4.2 Tecnologias relevantes

A partir da pesquisa de skates tecnológicos de referência no mercado, foi

possível perceber que a instalação de motores elétricos já é uma realidade em

skates comercializados fora do Brasil, e o que diferencia uma empresa da outra

costuma ser a potência do motor oferecido e o serviço agregado à motorização.

Figura 3 - Vista explodida de exemplo de motor de skate elétrico

Fonte: INBOARD TECHNOLOGY, 2016.

Além disso, algumas empresas, como a Mellow Boards, oferecem ao skatista

a possibilidade de controlar a velocidade do skate por meio de um controle físico ou

integrado a um aplicativo no smartphone.

Figura 4 - Exemplo de sistema elétrico e de controle de skate elétrico

Fonte: MELLOW BOARDS, 2017.

18

Já a Syrmo, uma startup criada em 2013, desenvolveu um dispositivo que

após ser acoplado ao skate, transmite via tecnologia Bluetooth os movimentos do

skate para um aplicativo, permitindo acompanhar em tempo real o skatista.

Figura 5 - Exemplo de aplicativo para skate conectado

Fonte: SYRMO, 2014.

1.4.3 Árvore de objetivos

Por meio da realização de entrevistas e conversas informais com pessoas

relacionadas à Fábrica do Futuro POLI com amigos que andam de skate

frequentemente e com colegas de curso, foi possível obter uma lista de requisitos e

funcionalidades relevantes para um skate moderno e tecnológico.

Após analisar cada item, chegou-se a 15 necessidades hierarquizadas por

similaridade funcional, para as quais foram calculados pesos a partir do

ranqueamento de objetivos, permitindo assim a construção completa da árvore de

objetivos. Os cálculos realizados para obter cada peso mostrado na árvore de

objetivos estão detalhados no Apêndice A.

19

Figura 6 - Árvore de objetivos


20

2 ESPECIFICAÇÃO DE REQUISITOS

2.1 REQUISITOS DE MARKETING

A partir da análise realizada para obter os pesos apresentados anteriormente

na árvore de objetivos, foi possível definir uma lista de requisitos de marketing para o

projeto de sistema eletrônico embarcado.

Tabela 1 - Requisitos de marketing

# Requisitos de Marketing

1 Medição da velocidade atingida

2 Medição da distância percorrida

3 Monitoramento da posição e orientação

4 Motorização

5 Sistema de sinalização e iluminação

6 Leve

7 Pequeno

8 Fácil de transportar

9 Plug and Play (conexão rápida e prática)

10 Uso de ferramentas Open Source

11 Manual técnico bem elaborado

12 Design intuitivo (fácil usabilidade)

13 Estrutura resistente

14 Reutilizável

15 Fácil manutenção


2.2 REQUISITOS DE ENGENHARIA

Após a definição dos requisitos de marketing, foram especificados e

justificados os requisitos de engenharia correspondentes para cada grupo de

requisitos de marketing do sistema eletrônico embarcado.

21

Tabela 2 - Requisitos de marketing x Requisitos de engenharia

Requisitos de Marketing

Requisitos de Engenharia Justificativa

6. Leve, 7. Pequeno, 8. Fácil de transportar

As dimensões não devem ultrapassar 4" x 2" x 8" (L x A x P).

O sistema deve ser acoplado abaixo da prancha do skate no espaço entre os pares de rodas. Estimativa realizada a partir do estudo de modelos de skates.

4.Motorização, 5. Sistema de sinalização e iluminação, 13. Estrutura resistente, 14. Reutilizável, 15. Fácil manutenção

O custo de produção total do sistema e do skate não deve exceder o valor de R$ 800.

Estimativa baseada na análise de preço de skates elétricos vendidos no Brasil.

9. Plug and Play, 11. Manual técnico bem elaborado, 12. Design intuitivo

O tempo médio para explicação, instalação e configuração do sistema não deve ultrapassar 30 minutos.

Considerando uma explicação didática eficiente para estudantes sem conhecimentos prévios do sistema, estima-se que 30 minutos seja suficiente.

1. Medição da velocidade atingida, 2. Medição da distância percorrida, 10. Open Source

O usuário deve conseguir acompanhar a velocidade atingida e a distância percorrida por meio de um dispositivo móvel.

A integração do skate a um aplicativo estimula o desenvolvimento de projetos e amplia o número de tópicos estudados a partir do produto-exemplo.

3. Monitoramento da posição e orientação, 10. Open Source

O sistema deve implementar o monitoramento da posição e orientação do skate durante uso.

O monitoramento constante dos movimentos do skate permite o desenvolvimento de um modelo 3D digital aprimorado do skate físico.


2.3 RESTRIÇÕES TÉCNICAS

Foi definido que a escolha de componentes do sistema eletrônico deveria

considerar itens acessíveis e de baixo custo, para facilitar a reposição em caso de

mau funcionamento e não comprometer o orçamento da Fábrica do Futuro POLI. Por

isso, foi selecionado para uso neste projeto o microcontrolador ESP8266 NodeMcu

22

ESP-12, em razão de seu baixo custo e fácil acesso. Também foi considerada a

otimização da eficiência energética do sistema, para evitar a necessidade de

carregamento frequente da bateria que fornece energia elétrica ao sistema.

Uma vez que é esperado que a Fábrica do Futuro POLI receba a visita e

colaboração de diversos estudantes, professores e pesquisadores, a placa de

circuito impresso foi projetada e desenvolvida para ser relativamente fácil de ser

compreendida e não apresentar riscos de segurança para os visitantes.

2.4 BENCHMARKING COMPETITIVO

2.4.1 Principais dimensões de um skate

Utilizando como referência o modelo de skate da Fábrica do Futuro POLI, foi

realizada uma pesquisa para entender a variação das dimensões do shape de um

skate convencional. Esse estudo foi importante para obter uma estimativa do espaço

disponível para o acoplamento do sistema eletrônico embarcado no skate.

Em relação à largura (width) os modelos de skates variam entre 7” e 10”, essa

costuma ser a principal dimensão para escolha de um skate. Enquanto que a

distância entre parafusos internos (wheelbase) varia entre 13” e 15”.

Figura 7 - Principais dimensões do shape de um skate

Fonte: WAREHOUSE SKATEBOARDS, 2014.

23

2.4.2 Mercado nacional de skates elétricos

Uma vez que não foi encontrado um produto comercializado no Brasil

parecido com o projeto de sistema eletrônico embarcado proposto, foi realizada uma

análise comparativa de modelos de skates elétricos, visto que uma evolução

provável desse trabalho seja o desenvolvimento de um módulo de motorização.

A principal conclusão obtida da análise de skates elétricos nacionais foi que a

variação do preço está diretamente relacionado à potência do motor, sendo que as

demais especificações são bem semelhantes entre os modelos analisados.

Tabela 3 - Comparativo de modelos nacionais de skates elétricos

Audisat SE100 Maxfind MaxC Maxfind MaxA

Preço R$819,00 R$1.999,90 R$2.990,00

Controle

remoto Possui Possui Possui

Velocidade

máxima 20 km/h 20 km/h 28 km/h

Peso 5,6 kg 3,5 kg 5,5 kg

Peso

máximo

suportado

120 kg 80 kg 100 kg

Potência do

motor 350 W 500 W 1000 W

Capacidade

da bateria 2200 mAh 2200 mAh 2200 mAh

Autonomia

da bateria 3 horas 14 km 12 km

Fonte https://www.submarino.com.br/pr

oduto/28890426/skate-eletrico-a

udisat-se-100-10km-h-120kg

https://www.submarino.com.br

/produto/31100178/skate-eletri

co-maxfind-maxc-preto

https://www.submarino.com.

br/produto/43131561/skate-el

etrico-maxfind-max-a


24

2.4.3 Mercado global de digital twins

Dado que o sistema eletrônico que será acoplado no skate tem como principal

objetivo adquirir dados para aprimorar o modelo digital do produto-exemplo, foi

realizada uma análise das empresas que têm investido no mercado de digital twins –

termo técnico utilizado para se referir à réplica digital de um sistema físico.

De acordo com relatório do Instituto Market Research Future (2018),

espera-se que o mercado global de digital twin tenha um crescimento de 2017 até

2023 de 37%. Além disso, atualmente as principais aplicações dessa tecnologia têm

sido para o design de aeronaves e turbinas, sendo as corporações de destaque

desse setor: General Electric, IBM Corporation, Microsoft Corporation, Oracle

Corporation, Cisco Systems, Inc., PTC, Inc., Ansys, Inc., Dassault Systèmes,

Siemens AG, Robert Bosch GmbH.

Figura 8 - Mercado global de digital twins

Fonte: MARKET RESEARCH FUTURE, 2018.

25

3 GERAÇÃO DE CONCEITOS

3.1 ALTERNATIVAS

Após definir e analisar todas as especificações de requisitos de marketing e

engenharia do projeto, foi realizado um brainstorming de possíveis soluções para

cada requisito de engenharia.

Tabela 4 - Alternativas de solução x Requisitos de engenharia

Dimensões restritas Baixo custo Didático Monitoramento de

velocidade e distância Monitoramento de

movimentos

Componentes SMD

Componentes usados ou seminovos

Manual técnico Sensor de efeito hall Acelerômetro e Giroscópio

Modularização Ferramentas de laboratórios da USP

Treinamento de monitores

Sensor de velocidade encoder

Integração com smartphone

Vídeo-aula


3.2 AVALIAÇÃO INICIAL

A partir de uma avaliação breve das alternativas de solução, considerou-se

descartar: o uso de componentes SMD pela complexidade técnica e alto custo; e a

compra de componentes usados ou seminovos pela dificuldade de analisar a

qualidade e procedência.

3.3 ANÁLISE DE FORÇAS E FRAQUEZAS

Para avaliar as alternativas de solução remanescentes, utilizou-se o método

de análise de forças e fraquezas, em que se atribui pesos para cada ponto forte e

fraco, sendo que no final, a alternativa com maior soma é escolhida como solução

mais adequada para ser desenvolvida.

26

3.3.1 Didático

Para o requisito didático, o resultado da análise de forças e fraquezas foi:

manual técnico (+2), treinamento de monitores (-1) e videoaula (-1).

Tabela 5 - Análise de alternativas: Didático Forças Fraquezas

Manual técnico

• Alta padronização ( + + + + ) • Realização de atualizações e correções de forma fácil ( + + )

• Necessidade de imprimir novas versões em caso de atualização ( – ) • Pouca interação com o usuário ( – – – )

Treinamento de monitores

• Diminuição da demanda do professor responsável ( + + + ) • Compartilhamento do conhecimento ( + + )

• Necessidade de realizar edital de inscrição e treinamentos ( – – ) • Alta rotatividade ( – – – – )

Videoaula

• Conteúdo apresentado de forma interativa ( + + + + ) • Demonstração de situações na prática ( + + + )

• Planejamento complexo para obter uma didática eficiente ( – – – ) • Dificuldade de acessar rapidamente um tópico específico ( – – – – )


3.3.2 Monitoramento de velocidade e distância

Para o requisito monitoramento de velocidade atingida e distância percorrida,

o resultado da análise de forças e fraquezas foi: sensor de efeito hall (+1) e sensor

de velocidade encoder (-2).

27

Tabela 6 - Análise de alternativas: Monitoramento de velocidade e distância Forças Fraquezas

Sensor de efeito hall

• Fácil implementação do sensor ( + + ) • Não interfere na estrutura do skate ( + + + + )

• Possibilidade de interferência eletromagnética ( – – – ) • Necessidade de acoplar um ímã ( – – )

Sensor de velocidade

encoder

• Medição com alta precisão ( + + + ) • Sensores disponíveis no almoxarifado do PSI-EPUSP ( + + )

• Medição impactada em ambientes com vibração mecânica ( – – – ) • Necessidade de realizar adaptações na estrutura física do skate ( – – – – )


3.3.3 Monitoramento de movimentos

Para o requisito monitoramento de movimentos do skate, o resultado da

análise de forças e fraquezas foi: acelerômetro e giroscópio (+2) e integração com

smartphone (-2).

Tabela 7 - Análise de alternativas: Monitoramento de movimentos Forças Fraquezas

Acelerômetro e Giroscópio

• Integração com microcontrolador ( + + + ) • Monitoramento preciso do skate ( + + + )

• Componente de alto custo ( – ) • Baixa resistência à impactos ( – – – )

Integração com

smartphone

• Redução do custo total do sistema embarcado no skate ( + + ) • Aproveitamento de sensores do smartphone do usuário ( + + + )

• Complexidade técnica considerável para desenvolver aplicativo mobile ( – – – ) • Medidas com baixa precisão ( – – – – )


28

3.4 ALTERNATIVAS ESCOLHIDAS

Considerando os resultados obtidos na avaliação inicial de alternativas e da

análise de forças e fraquezas, foram obtidas as alternativas de soluções

consideradas mais adequadas para cada requisito de engenharia do sistema

eletrônico embarcado.

Tabela 8 - Solução escolhidas x Requisitos de engenharia

Dimensões restritas Baixo custo Didático Monitoramento de

velocidade e distância Monitoramento de

movimentos

Modularização Ferramentas de laboratórios da USP Manual técnico Sensor de efeito hall Acelerômetro e

Giroscópio


29

4 DECOMPOSIÇÃO FUNCIONAL

A fim de obter um nível maior de detalhamento e entendimento do sistema

eletrônico embarcado, foi elaborada uma decomposição funcional, tendo como

referência a abordagem Top-Down – metodologia iterativa em que se divide um

módulo inicial em vários sub módulos, define a entrada, a saída e o comportamento,

até atingir componentes tangíveis.

4.1 PROJETO NÍVEL 0

Devido à restrição de espaço livre para acoplamento do sistema embarcado

abaixo do shape do skate e a preferência da Fábrica do Futuro POLI pela

modularização da solução, decidiu-se que o sistema eletrônico embarcado deveria

ser dividido em 2 módulos independentes: o módulo A, para monitorar a velocidade

atingida e a distância percorrida, e o módulo B, para monitorar os movimentos do

skate.

Dessa forma, os estudantes que irão interagir com o produto-exemplo

poderão escolher qual dos módulos acoplar no skate, aumentando o número de

possibilidades de customização e diminuindo a complexidade de projeto de um

módulo único com diversas funcionalidades.

4.1.1 Módulo A - Monitoramento de velocidade e distância

Para detalhar o funcionamento do módulo de monitoramento de velocidade

atingida e distância percorrida pelo skate, foi elaborado um diagrama de blocos e

uma tabela descritiva.

Figura 9 - Módulo A: Representação do Nível 0


30

Tabela 9 - Módulo A: Descrição do Nível 0

Módulo Monitoramento de velocidade e distância

Entradas Energia elétrica, Rotação da roda

Saídas Banco de dados

Funcionalidade

Interpreta a rotação da roda do skate e

envia para um banco de dados a medição

da velocidade e distância


4.1.2 Módulo B - Monitoramento de movimentos

Para detalhar o funcionamento do módulo de monitoramento de movimentos

do skate, foi elaborado um diagrama de blocos e uma tabela descritiva.

Figura 10 - Módulo B: Representação do Nível 0


Tabela 10 - Módulo B: Descrição do Nível 0

Módulo Monitoramento de movimentos

Entradas Energia elétrica, Movimentos do skate

Saídas Website

Funcionalidade

Interpreta a posição e orientação do skate e envia

os dados para um website responsável por simular

os movimentos do skate em tempo real


31

4.2 PROJETO NÍVEL 1


Após a representação do nível 0 do módulo para monitoramento de

velocidade atingida e distância percorrida pelo skate, realizou-se a representação do

nível 1, a fim de explicar detalhadamente a relação entre os submódulos internos.

Figura 11 - Módulo A: Representação do Nível 1



Após a representação do nível 0 do módulo para monitoramento de

movimentos do skate, realizou-se a representação do nível 1, a fim de explicar

detalhadamente a relação entre os submódulos internos.

32

Figura 12 - Módulo B: Representação do Nível 1


33

5 GERENCIAMENTO DO PROJETO

O projeto de formatura do curso de Engenharia Elétrica - Ênfase em

Eletrônica e Sistemas da Escola Politécnica da USP é dividido basicamente em 2

etapas. Durante um semestre é realizado o planejamento e o protótipo do projeto a

ser avaliado, enquanto que no semestre seguinte é realizada a implementação,

validação e documentação do projeto.

A etapa 1 foi realizada durante o 2º semestre de 2018 e a etapa 2 durante o

1º semestre de 2019. Tendo em vista que o projeto foi realizado individualmente e

que teve um nível de dificuldade técnica razoavelmente elevado, foi elaborado um

cronograma de referência para organizar as atividades realizadas e construído um

painel de tarefas para otimizar a gestão de tempo.

5.1 CRONOGRAMA DE ATIVIDADES

A fim de apresentar uma visão geral do desenvolvimento do projeto aos

orientadores, foi elaborado um cronograma com atividades-chave. Resumidamente,

a fase de desenvolvimento do projeto consistiu em estudo de produtos relacionados,

compra de componentes, desenvolvimento de provas de conceito, implementação,

validação e documentação.

Figura 13 - Planejamento de atividades para 2019


34

5.2 GERENCIAMENTO DE TAREFAS

Tendo em vista que o cronograma do projeto representa uma visão pouco

detalhada do dia a dia do projeto, foi construído um painel, na aplicação web Asana,

para gerenciamento das tarefas do projeto, a fim de auxiliar na gestão de tempo e

colaborar com a priorização entre tarefas.

Inicialmente, todas as tarefas a serem realizadas foram colocadas na coluna

Backlog, e classificadas de acordo com a data para ser realizada. As atividades com

maior prioridade eram colocadas na coluna To Do, enquanto que as atividades que

estavam sendo realizadas eram colocadas na coluna In Progress. Por fim, quando a

tarefa era concluída, bastava colocar uma confirmação e alterar para a coluna Done.

Figura 14 - Painel de gerenciamento de tarefas


5.3 ORÇAMENTO E COMPRAS

Como o sistema eletrônico embarcado está inserido no contexto da Fábrica

do Futuro POLI e tem como objetivo servir de objeto de estudo para estudantes,

professores e pesquisadores, para realizar a compra de componentes para o projeto,

foi possível utilizar parte do orçamento que o laboratório conseguiu em uma parceria

com o Fundo Patrimonial Amigos da Poli.

35

A documentação das compras de componentes para o projeto foi separada

por módulo eletrônico, a fim de entender com mais detalhes a divisão de custos. Em

resumo, o componente mais caro para ambos os módulos foi a placa de circuito

impresso fabricada na Micropress, uma empresa especializada em fabricação.

Tabela 11 - Módulo A: Descrição de custos de componentes


Considerando o alto impacto da placa de circuito impresso no custo de ambos

os módulos, 35% do custo do módulo de velocidade e distância e 41% do módulo de

movimentos, uma sugestão para fabricação, em larga escala, seria fabricar na

China, onde o preço varia entre USD 2,00 e USD 5,00.

Tabela 12 - Módulo B: Descrição de custos de componentes


36

6 PROTOTIPAÇÃO

6.1 MÓDULO A - MONITORAMENTO DE VELOCIDADE E DISTÂNCIA

Para verificar a possibilidade e dificuldade de implementação do módulo de

monitoramento de distância percorrida e velocidade atingida, foi desenvolvido um

protótipo, baseado em Thomsen (2014), que funciona da seguinte forma: quando o

sensor de efeito hall identifica o aumento do campo magnético em sua proximidade,

um led vermelho acende e um sinal é enviado para o microcontrolador (Arduino

Uno), confirmando a proximidade do ímã fixado na roda do skate.

Figura 15 - Módulo A: Identificação do ímã acoplado na roda


Além disso, a fim de validar a eficiência do protótipo, foi elaborado um teste

em que o sensor de efeito hall realizava a contagem do número de voltas da roda do

skate dentro de um intervalo de tempo de 5s. Sabendo que uma volta completa da

roda corresponde a um deslocamento de 16cm do skate, bastou o microcontrolador

multiplicar 16cm pelo número de voltas para saber a distância percorrida pelo skate

em um intervalo de 5s, e depois dividir essa distância percorrida por 5s para

encontrar a velocidade atingida em cm/s em um intervalo de 5s de medição.

37

Figura 16 - Módulo A: Exemplo de funcionamento do teste realizado


Tabela 13 - Módulo A: Resultados do teste realizado


38

6.2 MÓDULO B - MONITORAMENTO DE MOVIMENTOS

Além do desenvolvimento do protótipo para monitoramento de velocidade e

distância, foi construído também um protótipo para monitoramento de movimentos,

baseado em Townsend et al. (2015), com o objetivo de analisar o grau de

complexidade para configurar e implementar o módulo eletrônico embarcado

responsável por monitorar os movimentos do skate.

No protótipo construído foi utilizado o sensor MPU-6050, que contém um

acelerômetro e um giroscópio num único chip tipo MEMS. Além disso, o sensor

possui alta precisão devido ao conversor analógico digital de 16-bits integrado para

cada canal, possibilitando a captura dos canais X, Y e Z ao mesmo tempo.

Com base nas medições realizadas pelo sensor, o Módulo WiFi ESP8266

NodeMcu ESP-12 conectado ao sensor envia as medições para uma interface web

(desenvolvida pelo autor e descrita na seção 7.2.2) associada a um modelo de skate

3D, possibilitando simular a movimentação de um objeto virtual com base nos

movimentos do sensor real físico.

Figura 17 - Módulo B: Simulação da movimentação do skate


39

7 IMPLEMENTAÇÃO

Visto que os resultados apresentados na Tabela 13 confirmam que o protótipo

de monitoramento de velocidade e distância possui o funcionamento esperado, e

que a Figura 17 comprova que o protótipo de monitoramento de movimentos tem a

capacidade de controlar a movimentação do modelo digital do skate, foi dado início à

próxima fase do projeto, a de implementação.

A fase de implementação corresponde ao desenvolvimento dos módulos

descritos anteriormente, e foi subdividida em: (1) desenvolvimento do hardware dos

módulos eletrônicos; (2) desenvolvimento dos softwares que interpretam os dados

adquiridos pelos sensores de cada módulo; (3) fabricação de um suporte para os

módulos; e (4) montagem e fixação dos módulos no skate.

7.1 DESENVOLVIMENTO DE HARDWARE

7.1.1 Esquema elétrico

Após realizar a construção dos protótipos em protoboards, os circuitos

elétricos foram representados graficamente em esquemas elétricos utilizando o

Autodesk EAGLE, um software de automação de projetos eletrônicos.

Figura 18 - Esquemas elétricos: Módulo A e Módulo B


40

7.1.2 Layout de placa de circuito impresso

Com base nos esquemas elétricos elaborados, foram desenvolvidos os

layouts da placa de circuito impresso (PCI) de cada módulo, também utilizando o

Autodesk EAGLE. A fim de facilitar a fabricação de suportes, ambos os módulos

foram projetados com a mesma altura e largura de placa.

Figura 19 - Layout da PCI: Módulo A e Módulo B


7.1.3 Fabricação de placa de circuito impresso

Uma vez definido o layout de cada módulo eletrônico, foi possível gerar os

arquivos gerber, necessários para a fabricação industrial da placa de circuito

impresso. Com base no levantamento de orçamentos em 4 empresas: TEC-CI, VB

Circuitos, Micropress e ART-CI, foi escolhida a empresa Micropress como fabricante

das placas de circuito impresso do projeto, pela alta qualidade e desconto oferecido.

41

Figura 20 - PCIs fabricadas: Módulo A (frente) e Módulo B (verso)


7.2 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE


Para o desenvolvimento do banco de dados do módulo de monitoramento de

velocidade atingida e distância percorrida, foi utilizado um banco de dados

hospedado na nuvem que possui integração facilitada com aplicações web, sensores

e bibliotecas para o microcontrolador utilizado no projeto.

Além disso, cabe ressaltar que a configuração do banco de dados, a

integração com o microcontrolador e a criação da plataforma web para visualização

de dados foram baseadas no projeto de Viebrantz (2017).

O software do módulo A é subdividido em: (1) código do microcontrolador

ESP-12E que faz a aquisição de dados e envia via WiFi; (2) banco de dados

hospedado na nuvem (Firebase Realtime Database) que recebe os dados via WiFi; e

(3) interface web responsável por apresentar os dados adquiridos, verificar se o

skate está em movimento e controlar a lanterna de led do skate.

42

Figura 21 - Módulo A: Banco de dados na nuvem


Figura 22 - Módulo A: Interface com última medição realizada e led desligado


43

Figura 23 - Módulo A: Interface com dados históricos e led ligado



O desenvolvimento da interface para visualização 3D dos dados adquiridos

pelo sensor MPU-6050, que tem embarcado um chip que realiza o processamento

digital de movimentos, foi baseado nos projetos descritos em Alomar (2017) e

Llamas (2016).

O software do módulo B é subdividido em: (1) código do microcontrolador

(ESP-12E) que envia os dados processados pelo sensor via WiFi; e (2) interface web

que recebe os dados via WiFi e simula em tempo real no modelo virtual do skate os

movimentos do skate físico.

A interface web de visualização 3D foi hospedada em um servidor local

Apache e desenvolvida com as linguagens de programação HTML5 e PHP e a

biblioteca Three.js. Durante o desenvolvimento da interface foi considerado o uso de

um servidor na nuvem, mas para garantir baixa latência do sistema e rápida

atualização do modelo virtual, foi escolhido um servidor local para hospedagem.

44

Figura 24 - Módulo B: Interface de visualização 3D e skate físico


Além da visualização do modelo virtual do skate, a interface web também

apresenta um monitoramento em tempo real de ângulos que representam a

movimentação do sensor de posição e orientação em torno de três eixos ortogonais

localizados próximo ao centro de massa do shape do skate - os eixos longitudinal,

lateral e perpendicular. O movimento em torno do eixo longitudinal é chamado de

roll, o movimento em torno do eixo lateral é chamado de pitch e o movimento em

torno do eixo perpendicular é chamado de yaw.

Figura 25 - Módulo B: Variáveis utilizadas para representar a movimentação do skate

Fonte: Adaptado de HOW THINGS FLY, 2012.

45

Figura 26 - Módulo B: Interface de monitoramento apresentando Roll, Pitch e Yaw


7.3 FABRICAÇÃO DE SUPORTE PARA MÓDULOS

A fim de facilitar o acoplamento das placas de circuito impresso no skate e

garantir uma segurança maior dos módulos eletrônicos, foi projetado e fabricado em

um suporte sob medida em uma das impressoras 3D da Fábrica do Futuro POLI.

Figura 27 - Dimensões do suporte para módulos


46

Figura 28 - Visualização 3D do projeto de suporte para módulos


Cabe ressaltar que o suporte foi projetado para ser utilizado com os dois tipos

de módulo, mas que futuramente seria interessante projetar modelos de suporte

mais customizados que protejam os módulos da chuva e de intempéries climáticas.

Figura 29 - Resultado da impressão 3D do suporte para módulos


7.4 MONTAGEM E FIXAÇÃO DE MÓDULOS

Após a fabricação das placas de circuito impresso, o desenvolvimento de

software e a criação de um suporte, realizou-se a solda de componentes em cada

módulo, o encaixe do módulo com o suporte e por fim, a fixação no skate por meio

de parafusos para madeira auto atarraxantes.

47

Figura 30 - Módulos eletrônicos com componentes soldados e suporte


Figura 31 - Módulos eletrônicos fixados no skate


48

Figura 32 - Visão geral do skate com módulos fixados


Por fim, apesar do módulo de iluminação não ter um peso considerável na

árvore de objetivos representada na Figura 6, foi implementado e fixado um sistema

de iluminação de LED controlado pela mesma interface utilizada para apresentação

dos dados de monitoramento de velocidade e distância.

Figura 33 - Módulo de iluminação em funcionamento


49

8 RESULTADOS

8.1 VISÃO GERAL

Os resultados mostrados nas seções a seguir explicam detalhadamente o

funcionamento dos módulos eletrônicos desenvolvidos. Resumidamente, em todos

os testes realizados as medições apresentaram resultados consistentes, ou seja, a

cada repetição do teste, o módulo eletrônico se comportou da mesma forma. Além

disso, apesar da metodologia usada em cada teste não ser tão sofisticada, as

medições foram suficientes para obter conclusões prévias.

Durante os processos de implementação e testes foi observado que os

sistemas embarcados projetados possuem potencial não só para incentivar e

aprimorar novas pesquisas no contexto da indústria 4.0 e da Fábrica do Futuro POLI,

mas também para se tornarem produtos comercializáveis com foco em colaborar no

treinamento de skatistas profissionais.

Figura 34 - Skate com módulos em funcionamento


50

8.2 MÓDULO A - MONITORAMENTO DE VELOCIDADE E DISTÂNCIA

A fim de validar as medidas realizadas pelo módulo de monitoramento de

velocidade e distância, foi realizado um teste parecido com o descrito na seção 6.1.

Dado um intervalo de tempo 5s, o sensor de efeito hall realizou a contagem do

número de voltas da roda do skate nesse intervalo, enquanto que o microcontrolador

fez o cálculo da distância percorrida acumulada e da velocidade atingida durante o

intervalo de 5s, e enviou essas medições para um banco de dados na nuvem.

Além de verificar a eficiência de medições, esse teste também serviu para

validar se a interface web informa corretamente se o skate está em movimento e

apresenta em tempo real os dados enviados pelo sensor acoplado ao módulo.

Figura 35 - Módulo A: Demonstração de funcionamento


51

Figura 36 - Módulo A: Visualização do banco de dados durante teste


Considerando os resultados apresentados na Tabela 14, pode-se observar

que a medição realizada pelo módulo testado possui uma variação de até 30%

comparado com o valor esperado de medição. Além disso, dada a dificuldade

considerável de realizar visualmente a contagem do número de voltas efetuadas

pela roda do skate, seria interessante, futuramente, colocar o skate sobre uma

esteira de academia e comparar as medições do módulo com a medição da própria

esteira, como feito no trabalho realizado em Hare (2012).

Tabela 14 - Módulo A: Análise de resultados do teste realizado


52

8.3 MÓDULO B - MONITORAMENTO DE MOVIMENTOS

Para validar o funcionamento e observar os resultados da implementação do

módulo de monitoramento de movimentos, foi realizado um teste que consistiu em

posicionar o skate em 6 posições diferentes para então observar a posição do

modelo digital do skate e a variação nas medições de Roll, Pitch e Yaw.

Tendo em vista os resultados apresentados, pode-se considerar que o

modelo digital desenvolvido consegue representar a posição e orientação do modelo

físico em algumas posições pré-determinadas.

Figura 37 - Módulo B: Demonstração de funcionamento

53


8.4 APRESENTAÇÕES EXCLUSIVAS

Nos meses de abril e junho de 2019, a Fábrica do Futuro POLI esteve em

destaque. Participou de uma reportagem da GloboNews sobre o futuro da educação

e recebeu visita técnica de associados da Associação Brasileira de Internet Industrial

(ABII). Em ambos momentos foram apresentados resultados parciais do projeto e

recebidas recomendações e sugestões de melhoria.

Figura 38 - Apresentação do projeto em reportagem televisiva

Fonte: GLOBONEWS, 2019.

54

Figura 39 - Apresentação do projeto em visita técnica

Fonte: Fábrica do Futuro POLI.

55

9 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Tendo em vista a declaração de objetivos do projeto descrita na seção 1.3

deste documento e os resultados apresentados na seção 8, pode-se afirmar que o

projeto e desenvolvimento do sistema eletrônico embarcado para o modelo de skate

da Fábrica do Futuro POLI foi bem sucedido e tem um grande potencial para

contribuir no avanço das pesquisas do laboratório e com atividades práticas nas

disciplinas dos cursos de Engenharia da Escola Politécnica e de outras instituições

parceiras.

Além disso, o projeto contribuiu de forma significativa na formação acadêmica

do autor, visto que para elaborar e construir os módulos eletrônicos do sistema

embarcado foi necessário estudar não apenas circuitos eletrônicos e sensores, mas

também aprender sobre requisitos de marketing, comportamento do usuário e

inovações relacionadas ao setor de mobilidade urbana.

Considerando que esse projeto continuará a ser desenvolvido outros

estudantes no contexto da Fábrica do Futuro POLI, sugere-se como principais

melhorias a desenvolver e implementar: a otimização do processo de envio de dados

via WiFi, integração de módulos eletrônicos e integração de dados de GPS do

celular com o módulo de monitoramento de velocidade e distância.

Espera-se também que esse projeto tenha impacto em pesquisas futuras

sobre o tema skate conectado e que, de alguma forma, sirva de inspiração para

outros estudantes realizarem projetos de formatura para o aprimoramento de

laboratórios de pesquisa e desenvolvimento da Universidade de São Paulo.

56

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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57

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58

APÊNDICE A - Ranking de Objetivos

Ranking de Objetivos - Nível 1

Tecnológico Portátil Fácil de usar Durável Média Geométrica Peso

Tecnológico 1 3 2 3 2,06 0,45

Portátil 1/3 1 1/3 1/2 0,49 0,11

Fácil de usar 1/2 3 1 2 1,32 0,28

Durável 1/3 2 1/2 1 0,76 0,16

Fonte: Elaborado pelo autor

Ranking de Objetivos - Nível 2 (Tecnológico)

Velocidade

atingida Distância percorrida

Posição e Orientação Motorização Sinalização

e Iluminação Média

Geométrica Peso

Velocidade atingida 1 1 2 4 3 1,89 0,32

Distância percorrida 1 1 2 4 3 1,89 0,32

Posição e Orientação 1/2 1/2 1 3 2 1,08 0,18

Motorização 1/4 1/4 1/3 1 1/2 0,40 0,07

Sinalização e Iluminação 1/3 1/3 1/2 2 1 0,64 0,11


Ranking de Objetivos - Nível 2 (Portátil)

Leve Pequeno Fácil de transportar

Média Geométrica Peso

Leve 1 1/3 2 0,87 0,25

Pequeno 3 1 3 2,08 0,59

Fácil de transportar 1/2 1/3 1 0,55 0,16


59

Ranking de Objetivos - Nível 2 (Fácil de usar)

Plug and

Play Open Source

Manual técnico

Design intuitivo

Média Geométrica Peso

Plug and Play

1 1/3 3 2 1,19 0,26

Open Source 3 1 2 3 2,06 0,45

Manual técnico 1/3 1/2 1 1/2 0,54 0,12

Design intuitivo 1/2 1/3 2 1 0,76 0,17


Ranking de Objetivos - Nível 2 (Durável)

Estrutura resistente Reutilizável Fácil

manutenção Média

Geométrica Peso

Estrutura resistente 1 1/3 1/2 0,55 0,16

Reutilizável 3 1 2 1,82 0,54

Fácil manutenção 2 1/2 1 1,00 0,30


p r o j e to e d e s e n v o l v i me n to d e s i s te ma

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